物理教材习题答案 (1)

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1、第一章质点运动习题解答一、分析题1．一辆车沿直线行驶，习题图1-1给出了汽车车程随时间的变化，请问在图中标出的哪个阶段汽车具有的加速度最大。习题图1-1答:E。位移-速度曲线斜率为速率，E阶段斜率最大，速度最大。2．有力与同时作用于一个物体，由于摩擦力的存在而使物体处于平衡状态，请分析习题图1-2中哪个可以正确表示这三个力之间的关系。习题图1-2答:C。三个力合力为零时，物体才可能处于平衡状态，只有（C）满足条件。3．习题图1-3（a）为一个物体运动的速度与时间的关系，请问习题图1-3（b）中哪个图可以正确反映物体的位移与时间的关系。习题图1-3（a）答：C。由v-t图可知，速度

2、先增加，然后保持不变，再减少，但速度始终为正，位移一直在增加，且三段变化中位移增加快慢不同，根据v-t图推知s-t图为C。三、综合题：1．质量为的的物体在水平桌面上做直线运动，其速率随时间的变化如习题图1-4所示。问：（1）设时，物体在处，那么时物体在方向的位移是多少？（2）在某一时刻，物体刚好运动到桌子边缘，试分析物体之后的运动情况。解：（1）由v-t可知，0~9秒内物体作匀减速直线运动，且加速度为：由图可得：，，，则由匀减速直线运动的位移与速度关系可得：（2）当物体运动到桌子边缘后，物体将以一定的初速度作平抛运动。2．设计师正在设计一种新型的过山车，习题图1-5为过山车的模型

3、，车的质量为，它将沿着图示轨迹运动，忽略过山车与轨道之间的摩擦力。图中A点是一个坡道的最高点，离地高度为，该坡道的上半部分为一半径为的半圆。若车从离地的轨道最高点除出发，初始速度为，（1）试求过山车到达A点的速度；（2）计算在A点时，轨道对过山车的作用力；（3）如果要使车停在A点，就必须对车施加某种摩擦力，试求摩擦力应该做多少功，才能使车静止在A点；（4）假设要让过山车在A点沿轨道下降之前，刚好能实现与轨道之间没有力的作用，请设想该如何对轨道的设计进行修改，并加以证明。解：（1）在过山车运动过程中机械能守恒，过山车离地最高点的机械能与A点机械能相等，则（2）由牛顿第二定律得：（3

4、）若要使车停在A点，则摩擦力作的功应正好等于车在无摩擦力条件下A点的动能，则（4）若要使车在A点时N=0，由牛顿第二定律得：（1）由机械能守恒定律得：（2）联立①②两式可得：可见，如果把A点轨道半径减少为0.85m，过山车在A点与轨道之间没有力的作用。还有一种办法是调整起始最高点与离地高度，同理，可将最高点离地高度升高为2.38m。3．(缺图)如习题图1-6所示，火箭模型的质量为，时刻，发射引擎推动力,并持续作用，然后引擎停止工作，火箭继续上升，当火箭上升到一定高度后，开始竖直下落。请问：（1）在前的运行过程中，火箭的平均加速度是多少？（2）火箭到达的最大高度是多少？（3）火箭到

5、达最大高度的时间是多少？解：（1）由动量定理得：则平均加速度为：（2）在前2s时间内，火箭近似作匀加速直线运动，则在2s以后，火箭在重力作用下做匀减速直线运动，直到速度减为0，则则火箭上升的最大高度为：（3）火箭在重力作用下，速度减为0的时间为：则火箭到达最大高度的时间为：4．(缺图)如习题图1-7所示，原长的弹簧，一端被固定在光滑的水平桌面上，另一端连着一个的物体，同时该物体又通过定滑轮与的物体相连（绳和定滑轮质量不计）。当整个系统达到平衡状态时，弹簧的长度，物体离地高度为。试求：（1）弹簧的劲度系数；（2）如果从P点将绳子切断，物体多久后落地；（3）绳子切断后，物体的振动频率

6、以及达到的最大速度。解：（1）由胡克定律得：（2）绳子断后作自由落体运动，则（3）由弹簧振子的振动频率得：由机械的守恒定律得：5、(缺图)（答案有差异）如习题图1-8所示，两个小孩在玩雪撬，雪撬A与人的总质量为，雪撬B与人的总质量为，两雪撬之间的距离为。最初雪撬B静止，雪撬A从静止开始以加速度加速到后匀速运动，试问：（1）雪撬A撞上雪撬B需要多少时间？（2）两雪撬碰撞后，雪撬B的运动速度为、方向向右，雪撬A的速度是多少？（3）两雪撬的碰撞是完全弹性碰撞吗？解：（1）雪橇A在速度达到5m/s前作匀加速直线运动，则雪橇A向右运动的距离为：之后，A作匀速直线运动，碰到雪橇B的运动时间为

7、：则A撞上B需要的时间为：（2）由动量守恒定理得：雪橇A的速度向右（3）碰撞前A、B的总动能为：碰撞后两者的总动能为：可见碰撞前后系统与动能不守恒，碰撞为不完全弹性碰撞。6、(缺题)解：（1）由位移与速度的关系得：当时，由速度与加速度的关系得：（2）由功的定义得：由（1）中可知，之间，，则。思考题思考题1-1：在棒球运动中，球具有怎样的运动轨迹和规律？棒球手一般通过什么方式来判断和控制球的运动与落点？参考答案：（1）球的运动轨迹一般为抛物线，运动轨迹取决于抛物线的高度和水平运动距